CS274294B2 - Auxiliary instrument for heart function facilitation - Google Patents

Description

57) Řešení se týká pomocného přístroje k usnadnění srdeční činnosti pro uložení do hrudní dutiny nemocného, obklopující alespoň komorovou část srdce nemocného. Přístroj (10) sestává z pohyblivé vnitřní stěny (11) a zevní stěny (12), mezi kterými je uložen uzavřený meziprostor (13) s tekutinou, pohyblivě uloženou vzhledem k pohybům vnitřní stěny (11) a zevní stěny (12), přičemžalespoň . vnitřní stěna (11) je provedena z poddajného biokompatibilního materiálu, například polyurethanu. Přístroj podle vynálezu je určen k léčebným účelům v případech infarktu v mezikomorové přepážce.

Vynález se týká pomocného přístroje pro usnadnění srdeční činnosti pro použití ·· uvnitř těla, zejména pro uložení v hrudní dutině nemocného tak, že do přístroje je zavzata alespoň komorová část srdce nemocného.

Jak je uvedeno v publikaci Lundback S., Cardiac Pumping and Function of the Ventricular Septum, Stockholm, 1986, probíhá srdeční práce pokud jde o čerpání krve a řízení této činnosti v lidském srdci poněkud odlišně od názorů, které v současné době jsou běžně přijímány.

V uvedené publikaci se uvádí, že zdravé srdce vykonává svou čerpací činnost, aniž by při tom podstatně měnilo svůj zevní tvar a svůj objem.

V průběhu systoly komor, což je účinná, vytlačovací fáze srdečního cyklu se rovina srdečních chlopní, tj. rovina ve které jsou uloženy arteioventrikulární srdeční chlopně pohybuje směrem k srdečnímu hrotu, a tím vytlačuje krev, obsaženou v komorách do plicniho a tělového oběhu, současně je krev nasávána do síní v důsledku téhož pohybu roviny srdečních chlopní.

V průběhu komorové diastoly, což je fáze srdečního cyklu, ve které se nachází srdeční sval v uvolněném stavu, vrací se rovina srdečních chlopní do své počáteční polohy v důsledku vtékající krve a jako důsledek pohybu roviny srdečních chlopní směrem dolů při předchozí komorové systole.

Jak je také uvedeno ve svrchu uvedeném článku, je zevní objem a tvar srdce stálý v průběhu celého srdečního cyklu, takže schopnost srdce měnit relativní objemovou kapacitu pravé a levé komory spočívá pouze ve stěně mezi komorami, tak zvaném septu a na jeho ohebnosti v uvolněném stavu srdce. V komorové systole komorové septum společně se svalovinou celé levé komory vždy zaujímá takový tvar, že levá komora má kruhový průřez, a to nezávisle na poloze a tvaru v průběhu diastoly. Je tomu tak proto, že v průběhu komorové systoly je tlak v levé komoře vždy vyšší, než tlak v pravé komoře. V případě, že konfigurace a poloha komorového septa v průběhu diastoly jsou odlišné od konfigurace a polohy v průběhu systolu, zajištuje komorové septum jako membránové čerpadlo zvýšený tepový objem pro jednu komoru a odpovídající snížený tepový objem pro druhou komoru. Tímto způsobem zajištuje komorové septum regulaci k udržení rovnováhy mezi oběma větvemi celého oběhového systému, tj. mezi plicním oběhem a mezi celotělovým oběhem.

Tento způsob regulace srdeční činnosti má celou řadu výhod,' které odpovídají na růz né otázky, týkající se fyziologie srdeční činnosti, která až dosud nebyla zcela osvětlena .

Aby srdce bylo schopné vykonávat svou čerpací činnost za současné regulace této čin nosti při stálém zevním tvaru a objemu, je nutné, aby svalová síla komorového septa nebyla podstatně snížena ve srovnání s ostatní svalovinou levé komory, jak tomu může být například v případě, kdy v komorovém septu došlo k infarktu. V důsledku tohoto poškození přestává být ventrikulární septum v průběhu komorové systoly schopné vydržet tlak v levé komoře a vykonávat regulační funkci. Z tohoto důvodu dojde k abnormálně vysokému tepovému objemu v pravé Části srdce a k odpovídajícímu -snížení tepového objemu v levé části srdce. V důsledku toho se dále čerpá větší množství krve do plicního oběhu než do tělového oběhu. Vzhledem k poškozené nebo zcela ztracené řídicí funkci komorového septa potom v důsledku všech těchto skutečností dále dochází k nahromadění krve v plicích a k otoku plic. Tento stav již ohrožuje život nemocného.

Při pokusech, vykonávaných na zvířatech, u kterých srdce pracovalo při otevřeném hrudníku, tj. na vzduchu, však bylo prokázáno, že simulovaný infarkt komorové přepážky neměl svrchu uvedené nebezpečné důsledky.

Za podmínek, při kterých byly pokusy prováděny, pracuje srdce poněkud odlišným způ sobem, totiž jako čerpadlo, které při práci mění svůj zevní objem a svůj tvar. To také znamená, že komory v diastole mohou měnit svůj tvar a objem nejen v důsledku pohybu komorového septa, ale také v důsledku pohybu zbytku komorové stěny. V průběhu systoly tedy komory v důsledku těchto skutečností mohou mít různé tepové objemy, aniž by se navzájem příliš ovlivňovaly. Tento typ čerpání a řízení je v souladu s převažujícím názorem na to, jak srdce pracuje uvnitř těla.

Při realizaci vynálezu dochází k tomu, že srdce, uzavřené uvnitř těla pracuje způsobem, který je odlišný od činnosti v případě, že je srdce obklopeno vzduchem, vynález je založen na poznání, že v případě, že je srdce uzavřeno uvnitř těla a dojde k infarktu komorového septa, může tento stav vést k nebezpečným oběhovým poruchám. Zatímco při infarktech septa na srdci, které je obklopeno vzduchem k těmto oběhovým poruchám nedochází .

Předmětem vynálezu je pomocný přístroj k usnadnění srdeční činnosti pro uložení do hrudní dutiny nemocného, obklopující alespoň komorovou část srdce nemocného, přístroj sestává z pohyblivé vnitřní stěny a zevní stěny, nezi nimiž je uložen uzavřený meziprostor s tekutinou, pohyblivě uloženou vzhledem k pohybům vnitřní stěny a zevní stěny, přičemž alespoň vnitřní stěna je provedena z poddajného biokompatibilního materiálu, například polyurethanu.

Pomocný přístroj je určen k tomu, aby vytvořil podporu alespoň pro komorovou část srdce uvnitř hrudní dutiny. V důsledku toho může srdce pracovat za současných změn svého zevního tvaru a objemu, přičemž tyto hodnoty se mění rytmicky se srdečním cyklem.

Pomocný přístroj podle vynálezu je možno užit k léčebným účelům v případech, kdy došlo k infarktu v mezikomorové přepážce srdce nemocného, takže tato přepážka nemůže vykonávat svou obvyklou řídicí funkci, pokud jde o udržení rovnováhy mezi plicním a tělovým oběhem.

Přístroj podle vynálezu dovoluje, aby ta část stěny levé komory, která je zavzata do vnitřní stěny tohoto přístroje se vyklenula směrem ven v důsledku diastolického tlaku při plnění levé komory krví. Tato komora tedy může zvýšit svůj tepový objem nejen pohybem septa mezi komorami směrem do pravé komory, ale také pohybem zbývající části komorové stěny směrem ven.

Pohyb stěny levé komory směrem ven v důsledku toho zvýšené plnění a zvýšený tepový objem způsobují pohyb vnitřní stěny přístroje směrem k zevní stěně, která je víceméně pevně uložena a naléhá na sousední orgány hrudníku, tj. na ty části těla nemocného, který vymezují dutinu, ve které je uloženo srdce. V důsledku toho se kapalina mezi oběma stěnami přístroje přemisíujĚ· a snižuje plnění a tepový objem pravé komory, například pohybem části pravé komory, zavzaté do přístroje, směrem dovnitř. Tato činnost přispívá k vyrovnání odtoku z obou komor.

jinak řečeno, při použití přístroje podle vynálezu se řídicí funkce komorového septa přenáší na tu část stěny levé komory, která je zavzata do vnitřní stěny přístroje podle vynálezu.

S výhodou je přístroj uspořádán tak, že kapalina, uzavřená mezi oběma jeho stěnami nebo alespoň část této kapaliny je stlačitelná. Aby bylo možno kapalinu přidávat nebo odstraňovat, může být spojen s prostorem mezi oběma stěnami ohebný přívod, jehož další konec s utěsněným zakončením, jímž je možno přidávat nebo odstraňovat kapalinu pomocí stříkačky je s výhodou uložen pod kůží nemocného.

Přístroj může být opatřen expansní nádobou, která souvisí s meziprostorem mezi oběma stěnami přístroje a může obsahovat prostředky pro řízení tlaku v tomto prostoru.

Pro praktické účely může být vhodný přístroj, do kterého je zavzata pouze komorová část srdce. Tento přístroj má tu výhodu, že je strukturně jednoduchý a je možno jej snadno uložit na srdci. V případě, že má být do přístroje zavzata v podstatě celé srdce, je možno dosáhnout funkčních výhod. Například změny objemu části přístroje, který obklopuje komorovou část srdce je možno využít ke změnám objemu v síních ve fázovém posunu· vzhledem ke změnám objemu v komorách.

Přístroj může být proveden z jednoho dílu, který je určen pro uložení na komorovou část nebo na celé srdce nebo ze dvou nebo většího počtu izolovaných částí, které se sestaví okolo srdce.

V případě, že je přístroj určen k uzavření celého srdce, jsou v něm provedeny různé výběžky a průchody na příslušných místech, takže se vytvářejí průchody pro krevní cévy, které vycházejí ze srdce.

V případě, že je přístroj vytvořen ze dvou nebo většího počtu částic, mohou uzavřené prostory mezi stěnami těchto částí být spolu propojeny, tak, aby kapalina se mohla přelévat mezi jednotlivými částmi.

V případě, že je přístroj uložen do těla, může být současně vhodné zesílit komorovou přepážku vhodným materiálem. Toto zesílení se s výhodou provádí na straně, přivrácené do pravé komory, takže jakékoliv emboly, způsobené přítomností zesilovacího materiálu nemohou směřovat do tělového oběhu.

Na připojených výkresech jsou znázorněny dvě provedení přístroje podle vynálezu pro usnadnění srdeční činnosti in šitu, kde na obr. 1 je znázorněn příčný řez prvním provedením přístroje podle vynálezu, přičemž do přístroje je zavzata pouze komorová část srdce, na obr. 2 je znázorněn:příčný řez dalším provedením přístroje podle vynálezu, který v tomto případě obklopuje celé srdce a má průchody pro krevní cévy, které přivádějí krev do srdce nebo ji ze srdce odvádějí a na obr.3 je znázorněn nárys provedení z obr. 2, ze kterého je zřejmé rozdělení přístroje na dvě části, které jsou kolem srdce sestaveny a spojeny.

Na obr. 1 a 2 je znázorněna hrudní stěna £ se srdcem H nemocného. Zakresleny jsou rovněž véna cava superior £ a véna cava inferior 1, které se obě otevírají do pravé síně RA, která se otevírá do pravé komory RV přes pravou síňokomorovou chlopeň RAV. Znázorněna je plicní tepna P, do které se přivádí krev z pravé komory RV plicních chlopní PV, dále plicní díly V, otevírající se do levé síně LA, která se otevírá do levé komory LV přes síňokomorovou chlopeň LAV a aorta Δ, do které se přivádí krev z levé komory LV přes aortální chlopeň AV, znázorněno je také komorové septum W, které od sebe odděluje obě komory.

CS 274294 52

Mezi hrudní stěnou £ a srdcem 14 je uložen přístroj 10 tvaru měchýře podle vynálezu na obr. 1 a 10a na obr. 2 a 3.

Na obr. 1 je znázorněn přístroj 10 ve tvaru misky, která odpovídá svým tvarem komorové části srdce H. Vnitřní stěna 11 je vytvořena z tenkého, poddajného, biologicky dobře snášeného, s výhodou zcela nebo z části kontrastního materiálu, do kterého je zavzata zevní stěna komorové části srdce. Vnitřní stěna 11 se tedy pohybuje spolu se zevní stěnou komorové části srdce.

Zevní stěna 12 je také s výhodou tvořena tenkým, poddajným materiálem, biologicky dobře snášeným, takže po uložení přístroje 10 tvaru měchýře do hrudní dutiny může zevní stěna 12 naléhat na odpovídající části hrudní dutiny a přijmout jejich tvar.

Hermeticky uzavřený meziprostor 13 mezi vnitřní stěnou 11 a zevní stěnou 12 je vyplněn vhodnou kapalinou, může jít z části o plyn a z části o kapalinu. S výhodou vsak je přítomno alespoň malé množství plynu.

Kapalina udržuje vnitřní stěnu 11 a zevní stěnu 12 v určité vzdálenosti od sebe, alespoň na většině plochy, ve které se vnitřní stěna 11 dotýká srdce H, takže zevní stěny komor RV a LV se mohou pohybovat směrem k zevní stěně 12 a od ní, tj. směrem ke stěně hrudníku T a od ní.

V případě, že materiál vnitřní stěny 11 a zevní stěny 12 nemá sám o sobě kluzné vlastnosti, je zapotřebí přidat vhodné kluzné činidlo ve formě kapaliny nebo suspenze do meziprostoru, nebo je zapotřebí povléknout vnitřní stěnu vnitřní stěny 11 a zevní stěny 12 vhodným kluzným činidlem, aby stěna vnitřní stěny 11 se kluzně pohybovala po stěně zevní stěny 12 v případě, že by se při použití přístroje dostaly do styku.

Do meziprostoru přístroje £0, jinak hermeticky uzavřeného, je zaveden přívod £4, jímž je spojen meziprostor 13 s hermeticky uzavřenou impantovanou nádobou 15. Nádoba £5 je expanzní nádoba, ve které jsou znázorněny přívodní chlopeň 16 a odvodní chlopeň 17, které jsou provedeny jako nevratné chlopně, které se otevírají po dosažení předem stanoveného tlakového rozdílu mezi nádobou 15 a meziprostorem £3. Použití chlopní však není nezbytné.

Jak je znázorněno na obr. 1, nádoba 15 sestává z vaku, který je možno stlačit nebo který může být expandován za účelem změny svého objemu.

Vzhledem k tomu, že komorová část srdce je uložena na poddajné nebo pružné vnitřní stěně 11 v závislosti na stlačitelnosti kapaliny v meziprostoru £3, mohou se stěny komor srdce H pohybovat celkem bez omezení, takže srdce může vykonávat svou čerpací práci svrchu uvedeným způsobem, tj. tak, že komory RV a LV mohou působit nejen prostřednictvím komorového septa W, ale také změnami svých stěn tak, jak je toho zapotřebí při poškození komorového septa W v případě, že má být udržena řídicí funkce. Nádoba 15 je dimenzována tak, že změna objemu v meziprostoru 13 nemá za následek velké změny tlaku.

Přístroj 10 na obr. 2 a 3 se liší v tom, že zahrnuje celé srdce H jako jeho souvislý obal. K usnadnění uložení na srdce H je přístroj 10 vytvořen ze dvou částí 22, 23, které jsou spolu spojeny spojkami £8, jak je znázorněno na obr. 3. Obě části jsou vytvořeny s výběžky 24, 25 na hranách, které spolu mají být spojeny nebo se mají nacházet ve své blízkosti při uložení na srdce. Tyto výběžky jsou uloženy tak, aby jimi bylo možno vést průchody pro véna cava superior S, véna cava inferior I (není znázorněno), plic5 ní tepna P, plicní žíly V a aorta A.

Meziprodukty 13 jsou hermetický uzavřeny, avšak jsou spolu propojeny nebo je možno je propojit navzájem vhodnými spojkami 19 tak, aby se kapalina z meziprostorů 13 mohla přemisťovat z jedné části do druhé.

Jak je zřejmé z obr. 2, pohyb zevních stěn komor RV a LV směrem dovnitř zvýší objem části přístroje 10, která obklopuje komoru a v důsledku toho se sníží objem té části, kte rá obklopuje zevní stěny síní RA a LA. Toto snížení objemu a přemístění kapaliny působí pohyb zevních stěn síní směrem ven, tj. zvýší objemovou kapacitu síní. Podobně pohyb zevních stěn komor směrem ven způsobí pohyb zevních stěn síní směrem dovnitř. Tyto pohyby v určitém fázovém pořadu zlepšují čerpací schopnost srdce.

Na provedení, znázorněném na obr. 2 se nenachází žádná expanzní nádoba. Místo toho je na zevním konci ohebného přívodu 14 uložen implantovatelný koncový přístroj 20 s utěsňujícími prostředky 21, kterou například membránou, je možno probodnout a kterou je možno přivádět kapalinu do meziprostorů 13 nebo kapalinu z meziprostorů 13 odvádět pomocí injekční stříkačky, jejíž jehla se užije k probodnutí membrány. Je samozřejmé, že i v tomto případě je možno užít nádoby 15 z obr. 1 jako expanzní nádoby místo koncového přístroje 20 nebo navíc ke koncovému přístroji 20. Obdobně je možno také provedení z obr. 1 užít koncového přístroje 20 místo nádoby 15 nebo navíc k nádobě 15.

Ve třetím provedení, ve kterém není znázorněno, přístroj obklopuje celé srdce.V tomto případě sestává ze spodní části, která je totožná s přístrojem 10 z obr. 1 (s nádobou 15 nebo bez ní), a dále s horní částí, do které je zavzata horní sinová ěást srdce. Horní část je provedena ze dvou částí k usnadnění přiložení na srdce, takže při uložení na srdce celý přístroj vypadá podobně jako přístroj 10, znázorněný na obr. 3. Příčný průřez třetím provedením přístroje podle vynálezu by byl víceméně totožný s příčným průřezem druhého provedení tak, jak je znázorněno na obr. 2.

V případě potřeby je možno horní ěásti a spodní část třetího provedení přístroje podle vynálezu spolu propojit pomocí ohebných přívodů. Toto propojeni není však nezbytně nutné.

Je zapotřebí zdůraznit, že přístroj podle vynálezu pro usnadnění srdeční činnosti, určený k uložení do hrudní dutiny nemocného definuje hermeticky uzavřený systém, ve kterém se může přemisťovat kapalina a že při použití je možno udržet řídicí funkci obvykle vykonávanou komorovou přepážkou při jejím přesunu na jiné části komorových stěn v případě infarktu komorového septa. Při použití přístroje nepůsobí na srdce žádná síla zvenčí prostřednictvím tohoto přístroje. Tím se přístroj podle vynálezu odlišuje od přístrojů, které se používají k tomu, aby bylo možno působit na srdce zevní silou, například za úče lem jeho stlačování a podobně, například za účelem snížení objemu komor nebo ke stimulaci srdečního svalu.

Claims (8)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Pomocný přístroj k usnadnění srdeční činnosti pro uložení do hrudní dutiny nemocného, vyznačující se tím, že přístroj (10) sestává z pohyblivé vnitřní stěny (11) a zevní stěny (12), mezi kterými je uložen uzavřený meziprostor (13) s tekutinou, pohyblivě uloženou vzhledem k pohybům vnitřní stěny (11) a zevní stěny (12), přičemž alespoň vnitřní stěna (11) je provedena z poddajného biokompatibilního materiálu, například polyurethanu.
2. 2. Pomocný přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že přístroj (10) je upraven k obklo pění celého srdce.
3. 3. Pomocný přístroj podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sestává z alespoň dvou částí (22, 23), které vytváří pouzdro okolo srdce (H).
4. 4. Pomocný přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že vnitřní meziprostor (13) mezi vnitřní stěnou (11) a zevní stěnou (12) každé části (22, 23) přístroje (10) je uzavřen, avšak je propojen s meziprostorem (13) druhé části (22, 23) nebo se všemi ostatními částmi.
5. 5. Pomocný přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že meziprostor (13) mezi vnitřní stěnou (11) a zevní stěnou (12) přístroje (10) je propojen s nádobou (15), vytvořenou jako expanzní nádoba.
6. 6. Pomocný přístroj podle bodu 5, vyznačující se tím, že objem nádoby (15), vytvořené jako expanzní nádoba je měnitelný.
7. 7. Pomocný přístroj podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že alespoň část tekutiny, nacházející se v meziprostoru (13) je stlačitelná.
8. 8. Pomocný přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že je opatřen ohebným vedením (14), jehož jeden konec je spojen s přístrojem (10) a druhý konec je opatřen implantovatelným koncovým přístrojem (20) s utěsňujícími prostředky (21) pro přidávání kapaliny nebo pro její odvádění z přístroje (10).